KR101875162B1 - 수위 측정 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 수위 측정 장치에 관한 것으로, 탱크 내에 채워지는 물의 수위가 정확하고 자동으로 측정될 수 있도록 함으로써 수위 측정에 대한 공수 및 맨아워를 줄이고 수위 측정의 정확도를 높이는 것을 목적으로 한다.
본 발명에 의한 수위 측정 장치는, 선박의 탱크 내벽에 탈부착되는 탈착부재; 상기 탈착부재로부터 하방으로 설치되는 센서 설치봉, 상기 센서 설치봉에 다단으로 설치되는 위치 센서를 포함하는 측정부; 상기 측정부의 센서 설치봉에 상하 종방향을 따라 상기 위치 센서와 1 : 1 대응되도록 설치되며, 탱크 내에 차오르는 물의 부력에 의해 상승하고 상기 측정부의 위치센서와 위치가 동일해지면 상기 위치센서에 의해 감지되는 플로터; 상기 측정부의 상부에 설치되며, 상기 플로터를 감지한 위치센서의 신호를 펌프실의 수신기 또는 관리자의 단말기에 송신하는 신호기로 구성된다.

Description

수위 측정 장치{A WATER LEVEL MEASURING DEVICE}

본 발명은 수위 측정 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 선박의 경사시험을 위해 밸러스트 탱크에 물을 채우는 작업에 있어서, 밸러스트 탱크 내의 수위측정 작업의 편리성 및 정확도를 높인 수위 측정 장치에 관한 것이다.

선박의 경사시험은 선박의 중심위치를 조사하기 위한 시험으로서, 중심사정시험(重心査定試驗)이라고도 한다.

선박의 무게중심은 안전, 성능에 중대한 관계가 있으므로 처음부터 적절한 위치가 되도록 계획해야 한다.

따라서 설계도의 작성과 함께 계속 복잡한 과정을 거쳐 그 위치를 수치적으로 산출하고 검토하지 않으면 안 된다.

이러한 경사시험은 선체를 구성하는 재료 및 적재물의 중량과 그 무게중심의 위치를 하나하나 산출하고, 그것들을 종합하여 최종적으로 결정한다.

이렇게 얻은 계산상의 수치가 과연 실제로 맞는 것인지 아닌지는 건조된 배를 가지고 실측해야 한다.

이러한 시험방법은 갑판 위에서 무거운 중량물을 선박의 너비방향으로 일정거리만 이동시키고, 그때 배가 기울어지면서 형성하는 배의 경사각을 측정한다.

이러한 경사시험을 수행하기 위하여 선박의 좌현 또는 우현으로 이동시키는 중량물로는 고체 타입의 중량물과 액체 타입의 중량물을 이용할 수 있다.

고체 타입의 중량물은 그 중량을 정확하게 알 수 있는 스틸이나 콘크리트 블럭을 사용할 수 있으나 대형 선박의 경우 스틸이나 콘크리트 블럭의 규모가 대형화되거나 그 수가 많아야 하므로 중량물을 이송시키기 위하여 지게차나 육상이나 선박에 설치되어 있는 크레인을 이용하게 된다.

이때, 지게차나 크레인을 이용하여 이송할 수 있는 중량물의 양은 한정적이므로 중량물을 이송시키는 시간이 많이 걸림은 물론, 크레인을 이용하는 경우 이송 도중에 중량물의 추락 등의 안전사고가 발생할 수 있는 문제점이 있다.

대한민국 등록특허공보 제10-0994462호

본 발명은 전술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 탱크 내에 채워지는 물의 수위가 정확하고 자동으로 측정될 수 있도록 함으로써 수위 측정에 대한 공수 및 맨아워를 줄이고 수위 측정의 정확도를 높일 수 있도록 한 수위 측정 장치를 제공하려는데 그 목적이 있다.

본 발명에 의한 수위 측정 장치는, 선박의 탱크 내벽에 탈부착되는 탈착부재; 상기 탈착부재로부터 하방으로 설치되는 센서 설치봉, 상기 센서 설치봉에 다단으로 설치되는 위치 센서를 포함하는 측정부; 상기 측정부의 센서 설치봉에 상하 종방향을 따라 상기 위치 센서와 1 : 1 대응되도록 설치되며, 탱크 내에 차오르는 물의 부력에 의해 상승하고 상기 측정부의 위치센서와 위치가 동일해지면 상기 위치센서에 의해 감지되는 플로터; 상기 측정부의 상부에 설치되며, 상기 플로터를 감지한 위치센서의 신호를 펌프실의 수신기 또는 관리자의 단말기에 송신하는 신호기를 포함한다.

본 발명은 상기 플로터의 연결부재에 의해 온 접점되어 직간접적으로 수위를 알려주는 스위치를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 의한 수위 측정 장치에 의하면, 부력에 의해 상승되는 플로터 및 이를 감지하는 위치센서가 제공됨으로써, 탱크 내의 수위측정에 대한 작업이 용이하고 정확하게 이루어질 수 있는 효과가 있다. 즉, 작업자가 탱크 내를 육안으로 목측(目測)하지 않더라도 위치센서의 플로터 감지를 통해 탱크 내의 수위를 알 수 있기 때문에 작업공수 및 맨아워를 줄일 수 있는 것이다. 특히, 위치센서로부터 수위 신호를 수신한 신호기가 펌프실에 마련된 수신기 또는 관리자의 단말기에 수위를 송신함으로써, 펌프실에서도 탱크 내의 수위를 용이하게 제어할 수 있으므로 작업 생산성을 극대화할 수 있게 된다.

그리고, 자석으로 이루어진 탈착부재가 제공됨으로써, 수위 측정을 위해 탱크에 탈부착하는 작업이 용이하게 이루어질 수 있는 효과가 있다.

또한, 야간에도 수위 측정이 가능하므로, 작업 시간에 제약을 받지 않는 효과가 있다.

또한, 별도의 스위치를 구성하여 위치 센서를 작동 또는 신호기에 직접 신호를 전달하여 오동작을 극소화하는 효과가 있다.

또한, 센서 설치봉과 위치 센서의 조립식 구성을 통해 다양한 제원의 선박과 탱크에 맞는 위치에 수위 측정 장치를 설치 운영함으로써 수위 측정의 신뢰성을 높이는 효과가 있다.

도 1은 본 발명에 의한 수위 측정 장치를 나타낸 측면도
도 2는 본 발명에 의한 수위 측정 장치가 탱크에 설치되어 수위를 측정하는 상태를 나타낸 측단면도
도 3은 본 발명에 의한 수위 측정 장치를 개략적으로 나타낸 개념도.
도 4는 본 발명에 의한 수위 측정 장치에 스위치가 적용된 예시도.
도 5는 본 발명에 의한 수위 측정 장치에 적용된 위치 센서와 센서 설치봉의 다른 예시도.

하기에서 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략할 것이다. 그리고 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.

도 1 내지 도 3에서 보이는 바와 같이, 본 발명에 의한 수위 측정 장치는, 부력에 의해 상승되는 플로터의 위치 감지를 통해 수위가 자동으로 측정될 수 있도록 한 기술적 특징이 있다.

이에 따라 탱크 내 수위를 육안으로 목측할 필요가 없기 때문에 목측으로 인한 맨아워가 절감되어 작업 생산성을 높일 수 있으며, 수위 측정의 정확도를 높일 수 있으므로 선박의 경사시험에 대한 신뢰도를 높일 수 있게 된다.

이를 위한 수위 측정장치는 탈착부재(100)와, 측정부(200)와, 플로터(300)와, 신호기(400)와, 수신기(500)를 포함하여 구성된다.

탈착부재(100)는 측정부(200)를 탱크(T)에 탈부착시키는 역할을 하며, 탱크(T)의 내벽에 설치된다.

이때, 탈착부재(100)는 "ㄱ"형태로 이루어짐이 바람직하다.

이는, 탱크(T)에 부착되는 부착부(110)와, 측정부(200)가 고정되는 고정부(120)로 구성되기 때문이다.

상기 탈착부재(100)는 자석으로 이루어짐이 바람직하다.

이는, 탱크(T)에 대한 탈착부재(100)의 탈부착 작업이 용이하게 이루어지도록 하기 위함이다.

다음으로, 측정부(200)는 탱크(T) 내의 수위를 측정하며, 탈착부재(100)에 결합된다.

측정부(200)는 탈착부재(100)에 볼팅 결합됨이 바람직하며, 탈착부재(100)에 볼팅 결합되는 결합부(210)와, 결합부(210)의 하방으로 연장된 상하 종방향의 센서 설치봉(220), 센서 설치봉(220)의 유동을 억제하는 웨이트(230)로 구성된다.

결합부(210)는 측정부(200)의 상부를 구성하며, 상기한 바와 같이 탈착부재(100)의 고정부(120)에 결합된다.

이때, 결합부(210)에는 센서 설치봉(220)의 케이블에 대한 전원 및 신호를 송수신하기 위한 각 부품들이 설치된다.

그리고, 센서 설치봉(220)은 유연성 있는 와이어의 사용이 가능하고 물론 이에 한정되지 아니하고 유연성이 없는 봉도 가능하다.

위치 센서(221)는 센서 설치봉(220)에 다단으로 설치되며, 플로터(300)의 위치를 감지하여 신호기(400)로 전달하는 역할을 한다.

정확하게는, 플로터(300)가 부력에 의해 상승되어 위치센서(221)와 동일한 위치가 되었을 때, 위치센서(221)는 이를 감지하여 신호기(400)에 전달하는 것이다.

상기 위치센서(221)는 센서 설치봉(220)의 높이 방향으로 복수개 설치되며, 위치센서(221)의 위치는 가변될 수 있도록 제공됨이 바람직하고, 예를 들어 2개 이상의 단위 설치봉이 커넥터를 통해 연결되어 다양한 길이의 단위 설치봉 중에 위치 센서(221)의 높이에 맞는 것을 선택하여 사용함으로써 위치 센서(221)의 위치를 가변한다.

즉, 작업자가 위치센서(221)의 위치를 임의로 조절할 수 있도록 한 것이다.

또한, 위치센서(221)의 개수는 플로터(300)의 개수와 동일하게 제공된다.

그리고, 웨이트(230)는 센서 설치봉(220)의 유동을 억제하는 역할을 하며, 도 1 에 도시된 바와 같이 센서 설치봉(220)의 하단부에 설치된다.

즉, 웨이트(230)는 무게추 역할을 하면서 탱크(T) 내의 물에 잠긴 유연성 있는 재질의 센서 설치봉(220)의 유동을 억제해주는 것이다.

다음으로, 플로터(300)는 측정부(200)의 위치센서(221)에 의해 감지되어 수위 측정이 이루어질 수 있도록 하며 부력에 의해 뜨는 재질로 이루어진다.

상기 플로터(300)는 측정부(200)의 센서 설치봉(220)에 복수로 설치되며, 위치센서(221)에 각각 대응된다.

플로터(300)는 센서 설치봉(220)에 연결부재(310)로 연결된다.

연결부재(310)는 유연성 있는 와이어, 직선 막대 등 다양한 재질과 구조의 제품이 사용 가능하다.

이에 따라, 플로터(300)는 자중에 의해 하방으로 쳐져 있다가, 탱크(T) 내에 물이 차면 부력에 의해 상승되는 것이다.

한편, 플로터(300)는 원하는 수위보다 조금 못 미치는 곳에 설치되는 것이 바람직하다.

이는, 위치센서(221)가 플로터(300)를 감지한 후 더 이상 물공급이 필요 없다고 판단하여 물공급을 중단시키더라도 펌프실로부터 탱크(T)에 연결된 관로를 폐쇄하는데 소요되는 시간만큼 물공급은 계속해서 이루어지기 때문이다.

즉, 관로가 폐쇄되는 시간 동안 물공급이 이루어짐에 따라, 원하는 수위보다 조금 못미치는 수위 즉 관로가 폐쇄되는 동안 임의로 추가로 공급되는 물의 양을 감안한 위치에 플로터(300)를 설치하는 것이다.

다음으로, 신호기(400)는 플로터(300)를 감지한 위치센서(221)로부터 신호를 수신하여 펌프실에 마련된 수신기(500)에 신호를 무선으로 전달하는 역할을 한다.

신호기(400)는 측정부(200)의 상부에 설치되며, 탱크(T) 측에 설치되는 구성이다.

즉, 위치센서(221)가 플로터(300)를 감지하면 신호기(400)에 신호를 보내고, 신호기(400)는 펌프실에 마련된 수신기(500)로 감지신호를 보냄에 따라 펌프실의 작업자는 탱크에 연결된 관로를 제어할 수 있는 것이다.

다음으로, 수신기(500)는 신호기(400)의 신호를 전달받아 펌프실 작업자에게 알려주며, 알람경고등 및 알람스피커 등을 포함한다.

즉, 수신기(500)는 신호기(400)로부터 탱크(T) 내의 수위 신호를 수신하여, 수신된 신호를 램프 또는 경고음을 통해 펌프실 작업자에게 알려주는 것이다.

이하, 상기한 구성으로 이루어진 수위 측정장치의 작용에 대하여 설명하도록 한다.

밸러스트 탱크(T)의 내벽에 도 2에 도시된 바와 같이 수위 측정장치를 설치한다.

이때, 자석으로 이루어진 탈착부재(100)는 금속의 탱크(T) 내벽에 용이하게 부착될 수 있음은 이해 가능하다.

이때, 탱크(T) 바닥면으로부터의 수위 측정장치 위치는 탱크(T) 내에 수용되는 물의 전체 양을 고려해야 한다(탱크의 바닥을 기준점으로 하여 수위 측정장치를 설치).

상기와 같이 수위 측정장치의 설치가 완료되면, 밸러스트 탱크(T)에 물을 공급시킨다.

이때, 펌프실의 작업자는 밸러스트 탱크(T)에 연결된 관로를 개방한 후, 펌프로 하여금 상기 밸러스트 탱크(T)에 해수를 공급시킨다.

이때, 탱크(T) 내의 수위는 점점 차오르게 되며, 측정부(200)의 맨 하방에 설치된 플로터(300)를 맨 처음으로 상승시킨다.

이때, 플로터(300)는 부력에 의해 상승되어 측정부(200)의 위치센서(221)와 동일한 위치가 되고, 위치센서(221)는 이를 감지하여 신호기(400)로 전달한다.

이후, 신호기(400)는 펌프실의 수신기(500)로 위치센서(221)의 감지신호를 전달함에 따라, 수신기(500)는 알람경고등 또는 알람스피커를 통해 신호를 출력하게 된다.

이때, 펌프실의 작업자는 탱크(T) 내의 현재 수위를 인지하게 되므로, 펌프를 계속 가동하여 물공급이 지속적으로 이루어지게 하거나 펌프 가동을 멈춰 물공급을 중단한다.

예컨대, 탱크(T)의 바닥면으로부터 3m마다 플로터(300)가 위치되도록 수위 측정장치를 설치했을 경우, 맨 하방의 플로터(300)가 상승되어 위치센서(221)가 이를 감지하면 탱크(T) 내의 수위는 3m를 의미하는바 펌프실의 작업자는 첫번째 신호를 통해 탱크(T) 내의 수위가 현재 3m임을 인지하는 것이다.

이후, 펌프실의 작업자는 수신기(500)의 신호 횟수를 체크하여 탱크(T) 내의 수위를 인지 한 후, 탱크(T)에 연결된 관로의 개폐를 제어하게 된다.

이때, 원하는 수위만큼 물이 차오르면, 펌프실의 작업자는 펌프 가동을 정지하고, 탱크(T)로 통하는 관로를 폐쇄시킨다.

한편, 작업자가 수신기(500)의 신호를 인지한 후에도, 작업자가 펌프 가동을 정지하고 관로를 폐쇄하기 직전까지 탱크로의 물공급은 이루어지는데, 이와 같이

작업자가 일련의 물공급 정지작업을 수행하기 전까지 물공급이 추가로 이루어지더라도, 플로터(300)는 원하는 수위 도달 전에 위치되어 있으므로 물공급이 원하는 수위를 넘어가지는 않게 된다.

이후, 밸러스트 탱크(T)에 물이 차면, 수위 측정장치를 탱크(T)로부터 분리하고, 일련의 과정을 거쳐 선박의 경사시험을 실시한다.

지금까지 설명한 바와 같이 본 고안에 따른 수위 측정장치는 부력에 의한 플로터의 상승 위치를 위치센서가 감지하여 탱크 내의 수위가 측정되도록 한 기술적 특징이 있다.

즉, 탱크 내의 수위 측정이 육안에 의한 목측이 아니므로, 수위 측정의 정확도를 높일 수 있으며, 작업공수 및 맨아워를 줄여 작업 생산성을 높일 수 있게 된다.

한편, 본 발명은 위치 센서(221)가 수위를 보다 정확하게 감지하도록 스위치(222)가 추가로 적용될 수 있다.

전술한 것에 따르면, 플로터(300)가 부력에 의해 부상하다가 위치 센서(221)와 동일 높이가 될 때 위치 센서(221)(근접센서, 광센서 등)가 플로터(300)를 감지하여 수위를 확인할 수 있는 것이며, 전자소자의 손상 등으로 인한 수위 측정의 오류가 발생하여도 수위 측정이 가능하도록 구성된 것이다.

도 4에서 보이는 것처럼, 스위치(222)는 위치 센서(221)와 연결되어 위치 센서(221)의 접점을 변화시키는 방법 또는 위치 센서(221)와 무관하게 신호기(400)와 직접 연결되는 방법 모두가 가능하고, 연결부재(310)에 의해 작동된다.

스위치(222)는 리미트 센서, 근접 센서 등이 사용되며, 연결부재(310)는 플로터(300)의 부상에 의해 상승하게 되는데 플로터(300)가 위치 센서(221)와 동일 높이로 부상하는 시점에서 연결부재(310)에 의해 스위치(222)가 오프 접점에서 온 접점으로 변화되고, 이 접점 변화를 통해 수위 측정이 이루어지며, 이는 전술한 기술내용과 동일하다.

본 발명은 도 5에서 보이는 것처럼, 위치 센서(221)가 센서 설치봉(220)에 조립식으로 설치될 수 있으며, 먼저 위치 센서(221)는 센서 하우징(223)에 내장[신호선은 센서 설치봉과 센서 하우징(223)의 내부 또는 외부에 배선]되어 센서 하우징(223)을 통해 설치되고, 센서 설치봉(220)은 다수의 단위 설치봉(220-1,220-2,,,)의 조립에 의해 이루어진다.

위치 센서(221)는 수위 측정 위치에 맞춰 센서 하우징(223)을 통해 센서 설치봉(220)의 단위 설치봉(1개 또는 2개 이상으로 연결됨)들 사이에 조립되고, 예를 들어 상하부에 각각 수나사부가 형성되어 단위 설치봉에 나사 체결될 수 있으며 또는 요철에 의한 끼움식도 가능하다.

또한, 위치 센서(221)의 위치가 탱크 내부 물의 수위인 것이므로 위치 센서(221)는 탱크의 바닥에서부터 높이가 결정될 것이며, 위치 센서(221)의 정확한 설치 위치를 확인하기 위하여 센서 설치봉(220)의 외주면에는 눈금(224)이 표시될 수 있다.

본 발명은 다양하게 변형될 수 있고 여러 가지 형태를 취할 수 있으며 상기 발명의 상세한 설명에서는 그에 따른 특별한 실시 예에 대해서만 기술하였다. 하지만 본 발명은 상세한 설명에서 언급되는 특별한 형태로 한정되는 것이 아닌 것으로 이해되어야 하며, 오히려 첨부된 청구범위에 의해 정의되는 본 발명의 정신과 범위 내에 있는 모든 변형물과 균등물 및 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

100 : 탈착부재, 110 : 부착부
120 : 고정부, 200 : 측정부
210 : 결합부, 220 : 센서 설치봉
221 : 위치센서, 222 : 스위치
230 : 웨이트,
300 : 플로터, 310 : 연결부재
400 : 신호기, 500 : 수신기

Claims (3)

1. 선박의 탱크 내벽에 탈부착되는 탈착부재;
   상기 탈착부재로부터 하방으로 설치되는 센서 설치봉, 상기 센서 설치봉에 다단으로 설치되는 위치 센서를 포함하는 측정부;
   상기 측정부의 센서 설치봉에 상하 종방향을 따라 상기 위치 센서와 1 : 1 대응되도록 설치되며, 탱크 내에 차오르는 물의 부력에 의해 상승하고 상기 측정부의 위치센서와 위치가 동일해지면 상기 위치센서에 의해 감지되는 플로터;
   상기 측정부의 상부에 설치되며, 상기 플로터를 감지한 위치센서의 신호를 펌프실의 수신기 또는 관리자의 단말기에 송신하는 신호기;
   상기 플로터와 상기 센서 설치봉을 연결하는 연결부재;
   상기 위치 센서의 접점을 변화시키거나 상기 신호기와 직접 연결되는 스위치를 포함하고, 상기 플로터가 부력에 의해 수면 위에 부상할 때 상기 연결부재가 상기 스위치의 접점을 변화시켜 수위를 감지하도록 하는 것을 특징으로 하는 수위 측정장치.
2. 삭제
3. 청구항 1에 있어서, 상기 위치 센서는 센서 하우징의 내부에 장착되며, 상기 센서 설치봉은 다수의 단위 설치봉의 조립으로 이루어지고, 상기 센서 하우징은 상기 단위 설치봉들의 사이에 분리 가능하게 설치되는 것을 특징으로 하는 수위 측정 장치.
   

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